FREIE HANSESTADT. Untersuchungsergebnisse der MPA Bremen

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1 FREIE HANSESTADT BREMEN Amtliche Materialprüfungsanstalt (MPA Bremen) Analytische Baustoffmikroskopie Paul-Feller-Straße 1 Dipl.-Krist. Frank Schlütter D Bremen Durchwahl: -43 : 0421 / : 0421 / mpa@uni-bremen.de internet: DBU -Projekt Raseneisenstein Untersuchungsergebnisse der MPA Bremen Berichtszeitraum (Bearbeiter: Dipl.-Krist. F. Schlütter)

2 Inhalt: Seite 1. Charakterisierung des Raseneisensteins Probenmaterial Durchgeführte Untersuchungen Untersuchungsergebnisse Kennwertbestimmungen Geochemische Untersuchungen Chemismus nach RFA Mineralgehalt (berechnet nach RFA) Abschätzung des Tonmineralgehaltes Röntgenographische Phasenanalyse Bestimmung des Fe II -Gehaltes Zusammenfassung der geochemischen Untersuchungen 5 2. Mikroskopische Untersuchungen zu Ultraschall-Laufzeiten Ursachen der Unterschiede in den Ultraschall-Laufzeiten 6 3. Mikroskopische Untersuchungen an Laborproben (Ausgangszustand) 6 und an Bauwerksproben (Dorfkirche Lindena) 3.1. Probenmaterial Ziele der mikroskopischen Untersuchungen Untersuchungsergebnisse Laborproben (Ausgangszustand) Bauwerksproben (Dorfkirche Lindena) Schadensformen (Gefügeänderungen und ferritisches Bindemittel) Korrelation Gefüge Bohrwiderstandsmessungen REM/EDX-Untersuchungen metallisch-glänzender Oberflächen 9 4. Zusammenfassung 9 5. Ausblick Abbildungen 12

3 1. Charakterisierung des Raseneisensteins In der ersten Phase des Projektes wurde eine materialkundliche Charakterisierung des Raseneisensteins vorgenommen. Hierzu wurden ausgewählte physikalisch-mechanische Kennwerte bestimmt und geochemische Analysen durchgeführt (Gliederungspunkte 1.2. und 1.3.) 1.1. Probenmaterial Die materialkundlichen Untersuchungen wurden an zwei augenscheinlich unterschiedlichen Varietäten bestimmt (Abb. 1 und 2). Es handelt sich um Fundstücke mit den Bezeichnungen Grube 1 und Grube 2. Grube 1 repräsentiert eine vergleichsweise feste, dunkle und grobe Erscheinungsform des Raseneisensteins, die häufig an Bauwerken anzutreffen ist, während Grube 2 eine helle, feinkörnige, sandende Varietät vertritt. In die Kennwertermittlungen wurden auch die Proben Grube-S und Lin-S einbezogen. Hierbei handelt es sich jeweils um Teilstücke größerer Raseneisensteine, an denen von den Projektpartnern weitere Untersuchungen durchgeführt wurden (Ultraschall-Laufzeiten, Porenradienverteilung, Quellen und Schwinden etc.) Durchgeführte Untersuchungen Kennwertbestimmungen (Rohdichte, Offene Porosität, Freie kapillare Wasseraufnahme) Leitfähigkeitsmessungen am Eluat Gesamtanalyse, Mineralbestand, Tonmineralgehalt, semiquantitative Tonmineraldifferenzierung Methoden: Röntgenfluoreszenzanalyse, Röntgendiffraktometrie, Infrarotspektroskopie Quantitative Tonmineralbestimmung Methode: Röntgendiffraktometrie (Texturpräparat) Trennung Fe II Fe III (naßchemisch) Mikroskopische Untersuchungen (PolMi, REM/EDX) 1.3. Untersuchungsergebnisse Kennwertbestimmungen Proben- Bezeichnung Gewicht (gerundet) [g] Rohdichte [kg/dm 3 ] Freie kapillare Wasseraufnahme [Gew.%]] Offene Porosität [Vol.%] Leitfähigkeit 1) [µs/cm] Grube 1 (dkl.) 215 2,07 15,5 32,2 - Grube 2 (hell) 350 2,02 14,4 29,1 - Grube-S (I) 300 2,01 16,7 33,6 508 (II) ,03 16,9 34,3 Lin-S ,96 15,1 29, ) Leitfähigkeit bestimmt bei ca. 21 C

4 Geochemische Untersuchungen Chemismus nach RFA Probe Elementbestand als Oxid [%] SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 FeO CaO MgO TiO 2 P 2 O 5 MnO Grube 1 30,0 1,27 48,95 1,23 0,47 0,00 0,08 1,43 0,83 Grube 2 60,45 1,52 25,39 0,75 0,51 0,00 0,10 1,28 0,12 Na 2 O K 2 O S G.V. 0,17 0,30 0,01 14,85 0,30 0,62 0,00 8,68 Spurenelemente wurden ebenfalls bestimmt Mineralgehalt (berechnet aus RFA) Probe Mineralphasen [%] Quarz Hämatit/ Goethit Kali- Feldspat Plagioklas Glimmer/ Illit Chlorit Kaolinit Smectit Rutil Apatit Grube 1 27,5 50,4 0,3 1,4 2,7 0,0 0,0 0,0 0,1 1,9 Grube 2 56,3 26,3 2,7 2,5 1,5 0,0 0,0 0,0 0,1 1, Abschätzung des Tonmineralgehaltes Annahmen: 1) Glimmer überwiegend Muscovit (Mikroskopie) in beiden Proben 1% 2) Rest zu 2/3 Tonfraktion (< 2 µm) und zu 1/3 Siltfraktion (2-63 µm) Ergebnis: Grube 1: 1,2 Gew.% Grube 2: 0,4 Gew.% Röntgenographische Phasenanalyse Quarz [%] Hämatit [%] Goethit [%] röntgenamorph [Diff. zu RFA rechn. ] Grube 1 27,5 7,5 6,5 36,4 Grube 2 56,5 9,5 2,5 14,3 = RFA rechn. Σ = RFA rechn Bestimmung des Fe II -Gehaltes Hierzu wurde im Aufschluß zunächst der Fe 3+ -Gehalt bestimmt. Nach Oxidation des Probenmaterials erfolgte eine zweite Bestimmung des Fe 3+. Aus der Differenz beider Messungen wurde der Fe II -Gehalt, bezogen auf das Gesamteisen, abgeschätzt: Grube 1: 1,23 % Grube 2: 0,75 %

5 Zusammenfassung der geochemischen Untersuchungen Kennwerte (5 Proben) - Rohdichte 1,96-2,07 kg/dm 3 - Freie kapillare WA 14,4-16,9 Gew.% - Offene Porosität: 29,1-34,3 Vol.% - Leitfähigkeit (Eluat) µs/cm (2 Proben) Mineralbestand (2 Proben) - Quarz 27,5 bzw. 56,3 % - Hämatit/Goethit 50,4 bzw. 26,3 % (davon röntgenamorph: 36,4 bzw. 14,3 %) - Feldspäte 1,7 bzw. 5,2 % - Glimmer 2,7 bzw. 1,5 % - Tonminerale 1,2 bzw. 0,4 % (Illit) - Gehalt an Fe II 1,23 bzw. 0,75 % (bezogen auf Gesamt-Fe) Mikroskopie (4 Proben, 7 Dünnschliffe) Abb. 3 bis 9 - Bindemittelfunktion der ferritischen Matrix - ferritische Matrix nicht durchstrahlbar - Mineralkörner durchweg gut gerundet (Qz, Fsp, Gli) - Korngrößen meist < 0,4 mm, vereinzelt bis 0,7 mm - Gefüge häufig sehr inhomogen (bzgl. Porosität, Mineralkorn-/Matrixgehalt) - häufig hoher Anteil an Grobporen (mehrere mm) - häufig Risse in der ferritischen Matrix (v.a. in der Bauwerksprobe aus Lindena) - keine Salze Schlußfolgerungen für das Verwitterungsverhalten Bindemittel und Mineralbestand chemisch weitgehend beständig wahrscheinlich geringer Einfluß der Tonminerale auf die Dauerhaftigkeit Offene Fragen: - Ursache der Risse im ferritischen Bindemittel? - Sind die Risse ein Kriterium für die Frostbeständigkeit? 2. Mikroskopische Untersuchungen (zu Ultraschall-Laufzeiten) Die Untersuchungen wurden an Teilstücken eines Ausbausteines der Dorfkirche Lindena und eines Lesesteines aus Grube (Landkreis Prignitz) durchgeführt (Abb. 10 und 11). Die MPA-Proben tragen die Bezeichnungen Lin-S und Grube-S. An den MPA-Teilproben wurden Ultraschall-Laufzeiten in verschiedenen Richtungen gemessen und dabei Unterschiede bis zum Faktor 3 ermittelt. Ziel der hierzu durchgeführten lichtmikroskopischen Untersuchungen war es, etwaige, gefügebedingte Ursachen für die unterschiedlichen US-Meßergebnisse nachzuweisen. Die Abbildungen 12 und 13 zeigen schematische Darstellungen der MPA-Proben mit Blick auf die Sägeflächen (vgl. Abb. 10 und 11). Die US-Meßstrecken sind eingetragen. Weiterhin sind die Lage und Bezeichnung der Dünnschliffpräparate und die für diese Bereiche ermittelten US-Geschwindigkeiten eingetragen. Aus der Probe Grube-S wurden folglich 2 Dünschliffe entlang der Meßstrecke 2 (US- Geschwindigkeit 3,284 km/s) und zwei Dünnschliffe aus dem Bereich der Meßstrecke 6 (US- Geschwindigkeit 1,399 km/s) für vergleichende mikroskopische Untersuchungen herauspräpariert.

6 Als Beispiel für eine sehr geringe US-Geschwindigkeit (1,018 km/s) wurde aus dem Bereich der Meßstrecke 4 an der Probe Lin-S ein Dünnschliff angefertigt.

7 2.1. Ursachen der Unterschiede in den Ultraschall-Laufzeiten Abb. 14 bis 16 Aus den durchgeführten Untersuchungen lassen sich aufgrund der geringen Probenanzahl und der Inhomogenität des Materials lediglich Tendenzen ableiten. Die Gefüge der Proben mit hohen US-Geschwindigkeiten zeigen gegenüber denen mit niedrigen Werten bezüglich Mineralkorngehalt, Matrixanteil sowie Grob- und Feinporosität keine signifikanten Unterschiede. Die Schwankungsbreite des Materials ist an allen Präparaten in etwa gleichem Maße vertreten. Eine mögliche Einflußgröße ist die Rißhäufigkeit in der Matrix. Das ferritische Bindemittel der Probe Lin-S (US: 1,018 km/s) weist gegenüber den Proben Grube-S1 und Grube-S2 deutlich mehr Risse auf. Die Rißweiten liegen überwiegend im Bereich <10 bis 20 µm, teilweise µm. Zwischen den letztgenannten Proben Grube-S1 (US: 3,284 km/s) und Grube-S2 (US: 1,399 km/s) liegen keine deutlich erkennbaren Unterschiede im Rißgehalt vor. Gegenüber Lin-S sind die Risse jedoch schmaler (überwiegend <10 µm, teilweise bis 15 µm). 3. Mikroskopische Untersuchungen an Laborproben (Ausgangszustand) und an Bauwerksproben (Dorfkirche Lindena) 3.1. Probenmaterial Laborproben: Beu 99/14-28 Bauwerksproben: Lin 4/1 Lin 4/4 Beu 99/8 Lin 4/2 Lin 4/5 Li 99/1 Lin 4/3 Lin 4/6 Probe Beschreibung Fragestellung Präparation REM Polmi Beu 99/14-28 ohne FTW Teile eines (zerbrochenen) - Gefügebeshreibung x Prismas Beu 99/14-27 nach FTW - Gefügeveränd. durch FTW Beu 99/8 v ohne FTW Randstücke - Gefügebeshreibung x Beu 99/8 n nach FTW - Gefügeveränd. durch FTW Li 99/1 v ohne FTW Randstücke - Gefügebeshreibung x Li 99/1 n nach FTW - Gefügeveränd. durch FTW Lin 4/1 Lin 4/2 a Lin 4/2 b Lin 4/3 a Lin 4/3 b Lin 4/4 Lin 4/5 Bröckelzerfall (zu BW 5: gleichmäßige Entfestigung bis 20 mm Tiefe) optisch intakt (zu BW 6: bis 15 mm Tiefe Sprünge zw. 2 und 6) Bröckelzerfall, sehr mürbe (zu BW 13: bis 30 mm Tiefe Sprünge zw. 2 und 7-8) optisch intakter, fester Quader (zu BW 7: bis 20 mm Tiefe gleichbleibendes Niveau: 6-8) flächige Rückwitterung (zu B 20/21: bis 25 mm Tiefe Sprünge zwischen 2 und 8) - Gefügebeschreibung - Korrelation zu BW? - REM-Untersuch. ferrit. BM - Gefügebeschreibung - Korrelation zu BW? - REM-Untersuch. ferrit. BM - Gefügebeschreibung - REM-Untersuch. ferrit. BM - Gefügebeschreibung - REM-Untersuch. ferrit. BM - Gefügebeschreibung - Korrelation zu BW? Lin 4/6 metallisch-glänzende Oberfläche - Ursache (EDX-Analyse) x Grube Babben metallisch glänzendes Band - Ursache (EDX-Analyse) x x x x x x x x x x x x

8 3.2. Ziele der mikroskopischen Untersuchungen Gefügebeschreibungen vor und nach FTW (Laborproben) Gefügeuntersuchungen an Bauwerksproben - visuell intakte und unterschiedlich stark geschädigte Werksteine - verschiedene Schadensbilder - Korrelation Gefüge Bohrwiderstandsmessungen REM- Untersuchungen am ferritischen BM - Ursachen des hygrischen Quellens REM/EDX-Untersuchung metallisch-glänzender Oberflächen - Werkstein Lindena - Erzader Grube Babben 3.3. Untersuchungsergebnisse Laborproben (Ausgangszustand) Proben: Beu 99/14-28 / Beu 99/8 v / Li 99/1 v Abb In Übereinstimmung mit den bisherigen Aussagen zu den Gefügen der untersuchten Raseneisensteine ist auch für die Proben, die die Ausgangszustände vor den FTW- Versuchen charakterisieren, eine hohe lokale Schwankungsbreite im cm-bereich festzustellen. Es treten Inhomogenitäten bzgl. - Bindemittelgehalt / Mineralkorngehalt u. Korngröße - Rißhäufigkeit - Luftporengröße / -gehalt - Färbung des BM: orangerot rotbraun Schwarz auf. An der Probe Li 99/1 v ist festzustellen, daß einzelne Risse bzw. Rißnester innerhalb der BM-Matrix vorhanden sind. Diese treten fast ausschließlich in der Umgebung von kapillaren Wegsamkeiten auf. Die Rißweiten betragen überwiegend <10 bis 20 µm, teilweise bis 30 µm. Ein einzelner Riß weist eine Breite von 150 µm auf. Die Gefüge der Proben Beu 99/14-28 und Beu 99/8 v sind untereinander vergleichbar. Der Anteil an Rissen ist gegenüber Li 99/1 noch geringer. Neben den breiten Rissen (<10 bis 20 µm) treten in allen Proben Mikrorisse in der BM- Matrix auf, die aufgrund ihrer morphologischen Ähnlichkeit zu Glasurrissen bei der weiteren Beschreibung als Craquelé bezeichnet werden. Wahrscheinlich handelt es sich um Spannungsrisse, die unter bestimmten Bedingungen bei der Verfestigung des Bindemittels entstanden sind. Es ist jedoch weder eine Häufung in bindemittelreichen Zonen noch eine Korrelation zwischen BM-Färbung (orangerot, rotbraun, schwarz) und Craquelé-Bildung nachweisbar. Eine ausführliche Beschreibung und bildliche Darstellung erfolgt im Gliederungspunkt

9 Bauwerksproben (Dorfkirche Lindena) Schadensformen (Gefügeänderungen und ferritisches Bindemittel) 1. visuell intaktes und ungeschädigtes Material (Li 4/4): Polmi: - ohne breite Risse - einzelne, lokal begrenzte Rißnester - stellenweise Craquelé im BM - Gefüge vergleichbar dem Ausgangszustand der Laborproben Beu 99/8 v und Beu 99/14-28 REM/EDX: Abb überwiegend dichtes Bindemittel mit feinen Rissen - EDX: Fe (dominiert), untergeordnet Si, Al, O 1. visuell intaktes, aber vorgeschädigtes Material (Li 4/2): Polmi: Abb weitgehend gleicher Gefügezustand wie Li 4/1 (s.u.): Risse, Craquelé 2. Bröckelzerfall (Li 4/1 und 4/3): Polmi: Abb ; zahlreiche, breitere Risse (Rißweiten µm) - mm-große Bereiche werden von diesen Rissen umschlossen - zusätzlich Nester feiner Risse (5-20 µm) - stellenweise Craquelé REM/EDX: Abb ; Bindemittel überwiegend dicht, stellenweise mikroporös - Mikroporosität im nm-bereich - einzelne BaSO 4 -Nester im Porenraum - stellenweise Mikrobiologie im Porenraum 3. Flächige Rückwitterung (Li 4/5): Polmi: Abb mikroskopisch ähnlich Bröckelzerfall: mm-große Bereiche werden von breiten Rissen (Rißweiten 50-10µm) umschlossen - zusätzlich Nester feiner Risse (5-20 µm) - sehr bindemittelreich, geringer Mineralkorngehalt - stellenweise Craquelé - stellenweise Gips in den Rissen Korrelation Gefüge Bohrwiderstandsmessungen 1. Li 4/1 zu BW 5: gleichmäßige Entfestigung bis 20 mm Tiefe - äußerlich: Bröckelzerfall - abschnittsweise über gesamte präparierte Breite ausgeprägtes Rißsystem (Risse meist 5 bis20 µm, vereinzelt µm) - Risse hervorgegangen aus Craquelé - BW-Profil nachvollziehbar

10 2. Li 4/2 zu BW 6: bis 15 mm Tiefe Sprünge zwischen 2 und 6 - äußerlich: intakt - Gefügeschäden ähnlich Li 4/1: gleiche Rißweiten - Bereiche mit zahlreichen Rissen neben intakten Abschnitten - BW-Profil bedingt nachvollziehbar 3. Li 4/3 zu BW 13: bis 30 mm Tiefe Sprünge zwischen 2 und äußerlich: Bröckelzerfall - mm-große Bereiche werden von breiteren Rissen (Rißweiten µm) umschlossen - in Oberflächennähe zahlreiche feine Risse (Rißweiten 5-20 µm) - Nebeneinander guter und schlechter Erhaltungszustände - BW-Profil bedingt nachvollziehbar 4. Li 4/4 zu BW 7: bis 20 mm Tiefe gleichbleibend hohes Niveau: äußerlich: intakt - lediglich einzelne, feine Risse (Rißweiten < 10 µm) - BW-Profil nachvollziehbar 5. Li 4/5 zu BW 20/21: bis 20 mm Tiefe Sprünge zwischen 2 und 8 - äußerlich: flächige Rückwitterung - mikroskopisch analog Bröckelzerfall - mm-große Bereiche werden von breiteren Rissen (Rißweiten µm) umschlossen - bereichsweise auch Häufungen feiner Risse (Rißweiten µm) - im BM nur einzelne, kurze Risse <10 µm - BW-Profil bedingt nachvollziehbar REM/EDX-Untersuchungen metallisch-glänzender Oberflächen Proben: Li 4/6 und Grube Babben Abb Der metallische Glanz der Erzader im Raseneisensteinhorizont in der Sandgrube Babben als auch an einer Quaderoberfläche an der Dorfkirche Lindena (Li 4/6) werden durch Mn- Anreicherungen im ferritischen Bindemittel hervorgerufen. 4. Zusammenfassung Kennwerte: Trotz äußerlich großer Unterschiede (grob- oder feinkörnig) liegen die an 5 Proben ermittelten Kennwerte relativ eng beieinander: - Rohdichte 1,96-2,07 kg/dm 3 - Freie kapillare WA 14,4-16,9 Gew.% - Offene Porosität: 29,1-34,3 Vol.% - Leitfähigkeit (Eluat) µs/cm (2 Proben) Die freie kapillare Wasseaufnahme und die Porosität liegen damit im Bereich mäßig saugfähiger Ziegel. Die ermittelten Leitfähigkeiten sind als gering zu bewerten.

11 Geochemische Untersuchungen - Quarz 27,5 bzw. 56,3 % - Hämatit/Goethit 50,4 bzw. 26,3 % (davon röntgenamorph: 36,4 bzw. 14,3 %) - Feldspäte 1,7 bzw. 5,2 % - Glimmer 2,7 bzw. 1,5 % - Tonminerale 1,2 bzw. 0,4 % (Illit) - Gehalt an Fe II 1,23 bzw. 0,75 % (bezogen auf Gesamt-Fe) Es wurden eine feinkörnig-sandende und eine gröbere Varietät untersucht. Es hat sich gezeigt, daß der Bindemittelgehalt der Proben bzw. das Bindemittel / Mineralkorn-Verhältnis sehr unterschiedlich sein können, bei etwa gleicher Zusammensetzung des Bindemittels. Der Tonmineralgehalt ist gering. Der überwiegende Teil des Eisens liegt als Fe III vor. Bindemittel und Mineralkornbestand (Sand- teilweise Kiesfraktion lokaler Zusammensetzung) sind unter Bauwerksbedingungen als chemisch weitgehend beständig einzustufen. Ein nennenswerter Einfluß der geringen Tonminaralgehalte auf die Beständigkeit sowie als Ursache des hygrischen Quellens ist unwahrscheinlich. Mikroskopische Untersuchungen Unterschiedliche Ultraschallgeschwindigkeiten: Im Ergebnis der vergleichenden Gefügeuntersuchungen hat die Rißhäufigkeit in der Bindemittelmatrix einen meßbaren Einfluß auf die Ausbreitung des Ultraschallsignals. Geringe Ultraschall-Laufzeiten sind charakteristisch für geschädigte bzw. vorgeschädigte Proben mit zahlreichen Rissen (Rißweiten <10 bis 20 µm, teilweise µm). Korrelation der Profile der Bohrwiderstandsmessungen mit dem Gefüge Die Fälle Entfestigung = gleichmäßig niedriger Bohrwiderstand und intakt = gleichmäßig hoher Bohrwiderstand sind im Mikroskop über den Rißgehalt im Bindemittel qualitativ gut nachvollziehbar. Sind Sprünge im Bohrwiderstand vorhanden, liegt im mikroskopischen Build der betreffenden Proben immer ein Nebeneinander guter und schlechter Erhaltungszustände vor. Die Dimensionen dieser unterschiedlichen Gefügezustände liegen im mm-bereich und damit in einer Größenordnung, die den Verläufen der Bohrprofile entspricht. Ferritisches Bindemittel / Schadensbild Das ferritische Bindemittel ist überwiegend dicht. Es sind jedoch Bereiche vorhanden, die eine Mikroporosität im nm-bereich aufweisen. Kennzeichnend für die geschädigten Proben ist eine Rißbildung innerhalb des Bindemittels. Das Hauptschadensbild Bröckelzerfall und die vereinzelt auftretende flächige Rückwitterung stellt sich im Mikroskop in gleicher Form dar: Es werden mm-große Bereiche von breiteren Rissen (Rißweiten µm) umschlossen. Zusätzlich treten Nester feiner Risse auf (5-20 µm). Im Polarisationsmikroskop ist deutlich erkennbar, daß die Existenz eines Mikrorißsystems (Craquelé) als das Ausgangsstadium späterer Schäden anzusehen ist. Morphologisch ähneln diese feinen Risse den an Glasuren auftretenden Haarrissen. Die Entstehungsursachen sind noch zu klären. Wahrscheinlich handelt es sich um Spannungsrisse, die unter bestimmten Erhärtungsbedingungen im Bindemittel entstehen. Ein verstärktes Auftreten der Craquelérisse in bindemittelreichen Zonen liegt nicht vor. Ebenso sind Korrelationen mit der Färbung der Matrix nicht vorhanden.

12 Ein ursächlicher Zusammenhang zwischen Mikrorissen (Craquelé) und dem starken hygrischen Quellen des Raseneisensteins wird vermutet. 4. Ausblick Abschließend müssen noch die Auswirkungen der FTW-Versuche auf das Gefüge am Beispiel der Probe Beu 99/14-27 mikroskopisch untersucht werden. Aus unserer Sicht ist eine Fortführung des Projektes aus verschiedenen Gründen sinnvoll und wünschenswert: 1. Zu den hygrischen Quellvorgängen des ferritischen Bindemittels sollten Kryo-REM-Untersuchungen in verschiedenen Feuchtezuständen durchgeführt werden. Hieraus werden Aussagen über den Einfluß des Craquelés und der Mikroporosität auf die Quellprozesse erwartet. 2. Bisher wurden weder Festigungsversuche an Laborproben noch an Bauwerksproben mikroskopisch untersucht. Hier besteht noch Handlungsbedarf hinsichtlich der Umsetzung der Laborergebnisse in die konservatorische Praxis. F. Schlütter (Dipl.-Krist.) Bremen,

13 5. Bildteil

14 Abb. 1: Probe Grube 1 Abb. 2: Probe Grube 2

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16 Grube 1 Abb. 4: Gefüge in einer dichten, bindemittelreichen Zone. [PolMi-Aufn., // Pol., Bildbreite ca. 5,2 Grube 1 Abb. 5: Gefüge in einer bindemittelarmen Zone ( Sand )

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18 Grube 2 Abb. 7: Ferritisches Binde-mittel mit Schwindrissen um eine Pore. [PolMi-Aufn., // Pol., Bildbreite ca. 5,2 mm] Grube 2 Abb. 8: Poröser Gefügebereich mit hohem Mineralkorngehalt. [PolMi-Aufn., // Pol., Bildbreite ca. 5,2 mm] Grube 2 Abb. 9: Dichterer Gefügebereich mit hohem Mineralkorngehalt. [PolMi-Aufn., // Pol., Bildbreite ca. 5,2 mm

19 Abb. 10: Ausbaustein aus der Dorfkirche Lindena. Der Pfeil kennzeich-net das MPA-Teil-stück Lin-S. Abb. 11: Lesestein aus Grube (Ldkrs. Prignitz). Der Pfeil kennzeichnet das MPA-Teilstück Grube-S.

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22 Grube-S 2a Abb. 14: Dichtes, rißfreies Gefüge. [PolMi-Aufn., // Pol., Bildbreite ca. 5,2 mm] Grube-S 1b Abb. 15: Gefüge mit einzelnen Rissen. [PolMi-Aufn., // Pol., Bildbreite ca. 5,2 mm] Lin-S Abb. 16: Risse in der ferritischen Matrix. [PolMi-Aufnahme, // Pol., Bildbreite ca. 5,2 mm]

23 Li 99/1 Abb. 17: Poröses, rißfreies Gefüge. [PolMi-Aufn., // Pol., Bildbreite ca. 5,2 mm] Beu 99/8 Abb. 18: Dichtes Gefüge mit größeren Mineralkomponenten. [PolMi-Aufn., // Pol., Bildbreite ca. 5,2 mm]

24 Beu 99/14-28 Abb. 19: Dichtes Gefüge mit einzelnem Riß. [PolMi-Aufnahme, // Pol., Bildbreite ca. 1,3 mm] Beu 99/14-28 Abb. 20: Gefüge mit Mikrorissen (Craquelé) [PolMi-Aufn., // Pol., Bildbreite ca. 1,3 mm]

25 Lin 4/4 Abb. 21: Bruchfläche: Ferritisches Bindemittel (hell) mit Mikrorissen. Abb. 22: Lin 4/4 EDX-Spektrum des Bindemittels: Neben Fe als Hauptbestandteil ist Si, Al und O vorhanden. Lin 4/4 Abb. 23: Dichtes Bindemittel bei höherer Ver-größerung (Detail aus Abb. 21): keine Mikroporosität. [REM-SE-Aufnahme]

26 Lin 4/2 b Abb. 24: Gefüge mit Rissen (Oberfläche links im Bild) und Schalen-bildung (breiter Riß im rechten Bildteil). [PolMi-Aufn., // Pol., Bildbreite ca. 5,2 mm] Lin 4/2 a Abb. 25: Risse im Inneren der Probe einige cm unter der Oberfläche. [PolMi-Aufn., // Pol., Bildbreite ca. 5,2 mm] Lin 4/2 a Abb. 26: Risse im ferritischen Bindemittel bei höherer Vergrößerung. [PolMi-Aufn., // Pol., Bildbreite ca. 1,3 mm]

27 Lin 4/1 Abb. 27: Gefüge mit starker Rißbildung. [PolMi-Aufn., // Pol., Bildbreite ca. 5,2 mm] Lin 4/1 Abb. 28: Die Risse im ferritischen Bindemittel sind aus dem Craquelé entstanden. [PolMi-Aufn., // Pol., Bildbreite ca. 1,3 mm] Lin 4/1 Abb. 29: Risse im ferritischen Bindemittel. [PolMi-Aufn., // Pol., Bildbreite ca. 1,3 mm]

28 Lin 4/1 Abb. 30: Risse im Bindemittel in der REM-Abbildung. [REM-RE-Aufnahme] Lin 4/1 Abb. 31: EDX-Spektrum des Bindemittels in Abb. 30: Neben Fe sind Si, Al und O enthalten. Lin 4/1 Abb. 32: Dichter Bindemittelbereich (keine erkennbare Mikroporosität). [REM-SE-Abbildung]

29 Abb. 33: Bindemittelbereich mit Mikroporosität. [REM-SE-Aufnahme] Lin 4/1 Abb. 34: Detail aus Abb. 33: Im Vergleich mit Abb. 32 (gleiche Vergrö-ßerung) ist die Mikro-porosität deutlich zu erkennen. [REM-SE-Aufnahme]

30 Lin 4/1 Abb. 35: Bariumsulfat (hell) im Porenraum. [REM-RE-Aufnahme] Lin 4/1 Abb. 36: EDX-Spektrum der hellen Kristalle in Abb. 33: Ba und S stammen vom Bariumsulfat, Fe, Si und Al aus dem Untergrund (ferrit. Bindemittel).

31 Lin 4/3 Abb. 37: Stark geschädigtes Gefüge im Inneren der Probe (Risse). [PolMi-Aufn., // Pol., Bildbreite ca. 1,3 mm] Lin 4/3 Abb. 38: Stark geschädigtes Gefüge mit Oberfläche. Der erkennbare Riß umschließt ein Bruckstück. [PolMi-Aufn., // Pol., Bildbreite ca. 5,2 mm]

32 Lin 4/3 Abb. 39: Gefüge mit Mikroporosität. Hierdurch werden offensichtlich Bedingungen geschaffen, die für mikrobiologische Besiedlung günstig sind. [REM-SE-Aufnahme] Lin 4/3 Abb. 40: Detail aus Abb. 39: Mikroorganismen. [REM-SE-Abbildung]

33 Lin 4/5 Abb. 41: Risse im ferritischen Bindemittel. Die Probe weist einen hohen Bindemittel-gehalt auf. Der Craqueléanteil in den BM-Bereichen ist aber nicht höher als an bindemittelärmeren Proben. Lin 4/5 Abb. 42: Bindemittel mit einzelnen Mikrorissen (Craquelé). [PolMi-Aufn., // Pol., Bildbreite ca. 1,3 mm]

34 Lin 4/6 Abb. 43: Bindemittel an der Oberfläche eines metallisch glänzenden Werksteins. [REM-RE-Aufnahme] Lin 4/1 Abb. 44: EDX-Spektrum des Bindemittels in Abb. 43: Neben den für das BM charakteristischen Elementen ist zusätz-lich Mn nachweisbar. Lin 4/1 Abb. 45: EDX-Spektrum des Bindemittels in Abb. 43 an anderer Stelle: andere Peakverhält-nisse als in Abb. 44 (v.a. deutlich mehr O)

35 Grube Babben: Erzader Abb. 46: Oberfläche des metallisch glänzenden Bandes im Raseneisensteinhorizont. [REM-RE-Aufnahme] Grube Babben: Erzader Abb. 47: EDX-Spektrum der Strukturen in Abb. 46: Die Elementzusammensetzung ist praktisch identisch mit der Bauwerksprobe (vgl. Abb. 45).